1、豎窯的分類及優缺點豎窯(亦稱立窯，瓶子窯)是用來鍛燒耐火原料及石灰的窯爐。1）豎窯分類方法一般可按鍛燒物料種類和使用燃料的不同進行分類，也可按送風方式和機械化水平不同進行分類。（1）按鍛燒物料種類不同可分為：粘土豎窯(鍛燒溫度1300-1400℃)、白云石豎窯(煅燒溫度1600-1650℃)、石灰豎窯(煅燒溫度1200-1300℃)、鎂石豎窯(煅燒溫度1600-1650℃)、高鋁豎窯(煅燒溫度1450-1650℃)（2）按使用燃料種類可分為：固體燃料豎窯(以焦炭、無煙煤為燃料)、液體燃料豎窯(以重油為燃料)、氣體燃料豎窯(焦爐煤氣、混合煤氣、天然氣)（3）按送風方式不同可分為：強制通風豎窯：采用鼓風機將空氣鼓入窯內，強化鍛燒過程。自然通風豎窯：窯內氣體流動主要靠豎筒本身的自然抽力進行操作。（4）按機械化程度不同可分為：人工加料豎窯;機械化豎窯，從加料到出料完全機械化。2）豎窯的優點設備簡單、投資少、單位成品所消耗的燃料少、成本低、單位容積利用系數大、設備本身占地面積小等。缺點：窯內溫度分布不均勻，因此容易產生欠燒和過燒品;使用焦炭或無煙煤作燃料時，灰分污染產品;對入窯的原料塊度有一定的限制，碎料(<30mm)不能用在豎窯鍛燒，造成了資源的浪費，而且豎窯的生產能力也較小，勞動條件較差。從豎窯的發展來看，起初是人工操作，自然通風，定時加出料。隨著生產技術的發展，為提高產量、質量、改善勞動條件、提高生產效率、降低燃料消耗，逐步實現了機械化通風、機械化加料和出料、水冷爐壁、密閉裝置等類型的機械化豎窯，使豎窯不斷改進，以適應生產的現代化。

圖1：直筒型機械化豎窯/水泥豎窯

圖2：啞鈴型重油石灰豎窯
2、豎窯的結構、形狀1)豎窯的結構窯體、加料裝置、密封裝置、汽化冷卻裝置、卸料裝置及通風裝置等。2)窯體的形狀對物料在窯內的運動和氣流在窯內的分布無疑都有重要影響。保證窯內物料的均勻下沉和順行，并使氣流沿窯截面均勻分布，是對豎窯體形狀的基本要求，其形狀大致有以下幾種：（1）直筒形：即上下內徑相同的圓筒形，這種類型適用于煅燒各種耐火原料。這種豎窯結構簡單、堅固，有利于物料順行和均勻下沉，且砌筑方便。但物料在窯內自上而下運動時，一旦燒結，體積便會收縮，使其與窯壁間形成環形縫隙，造成窯周邊的阻力比窯中間的要小;同時，物料在貼近窯襯處的堆積密度也較中部疏松，從而使豎窯同一斷面通風不均，以致物料煅燒不均。（2）鍛燒帶內徑收縮的圓筒形豎窯：為克服上述缺點，可將煅燒帶內徑略加收縮，這樣可減少物料與窯壁之間的縫隙，從而使氣體沿窯截面較為均勻分布。對使用汽化冷卻爐壁的豎窯，還可使周邊物料在下沉過程中有可能向內翻動，從而改善物料的煅燒條件，減少欠燒品。（3）啞鈴形豎窯：為了擴大窯的容積，常采用預熱帶和冷卻帶擴大的啞鈴形截面。（4）矩形豎窯：以重油與煤氣為燃料的豎窯。由于圓形截面受火焰穿透深度的限制，窯容積不能太大。因此，設計大容積重油、煤氣和外火箱豎窯時，需采用矩形截面，其容積范圍：白云石、鎂石、粘土及高鋁原料豎窯，容積都大于50m3;石灰豎窯容積大于100m3。
3）豎窯內各帶的作用豎窯內各帶的作用（1）原料在豎窯內需歷經三帶：預熱帶、煅燒帶、冷卻帶。（2）在預熱帶的原料借助于煙氣的熱量進行預熱；在煆燒帶的原料借助于燃料燃燒所放出的熱量進行煅燒;在冷卻帶已煅燒好的原料與鼓入的冷卻空氣進行熱交換，原料被冷卻，而空氣被加熱后進入煅燒帶供助燃用。由于在預熱帶和冷卻帶按逆流方式進行熱交換，熱量得到較好利用。因此，豎窯與其它類型窯比較，有較高的熱效率。原料在窯內的停留時間有重要意義，如果停留時間短，就會影響煅燒質量;停留時間過長，將使窯的產量降低，熱耗增加，有時也會影響產品質量。因此，原料在窯內的停留時間須與窯內傳熱情況相配合。如能適當提高鍛燒溫度，加大氣流速度，減少原料塊度等，均可加速傳熱速率，縮短原料在窯內的停留時間，提高窯的產量。
3、喇叭型豎窯的窯型1)設計原則（1）窯體上口直徑等于或略小于窯體下口直徑，有效高度12m;（2）窯體直徑基本上是兩頭小、中間大;（3）根據窯體有效高度合理設計預熱帶、煅燒帶、冷卻帶的各帶高度;（4）高度與直徑之比建議在3.8-4.2之間(大不超過4.3)。因為高徑比小，原料預熱不夠，窯頂廢氣溫度過高，熱能利用率低;高徑比大，原料在窯內停留時間過長，操作困難;（5）窯壁的收縮率(窯壁向內傾斜)，建議掌握在5-6%之間，因為太小成了直筒型，太大時則窯頂直徑太小;（6）窯尾收縮應在中爐條以上1.2m高處開始向下收縮，因為過高不利于落料，過低爐條承受壓力過大，易損傷爐條，其收縮率為25-30%;（7）設計要有利于原料通過預熱、煅燒、冷卻三個帶不紊亂層位，順序下沉。易做到操作方便，三帶穩定，不發生意外事件。然后達到高品高產、低耗的目的。2）12m高喇叭型豎窯各部位主要尺寸（1）窯體有效高度12m，中爐條上1.2m處直徑為2.8-3m。窯底直徑為2.5-2.6m，窯頂直徑為1.6-1.8m，窯壁向內傾斜為5-6%。（2）窯壁厚度：它由窯內襯與隔熱層組成。窯內襯用耐火磚砌筑時厚度為0.35m。窗內襯與隔熱層厚度之和不小于1.1-1.2m。（3）出料口：高2.2m，寬1.8-2.0m。出料口前后窯壁厚度為1.2m。（4）進料口：高1.6m，寬0.8m。其個數，若爐頂口大，相對開2個進料口。（5）吸塵洞：與窯體縱向平行，一般在窯體后邊。距窯內壁2.8m左右。下邊口低于的下邊的大爐條;上邊出地面2m。底圓直徑為0.6m，上口直徑為0.5-0.4m。（6）吸熱洞：位于工房頂部，直徑為0.4-0.5m，上邊超出地面2m。（7）爐帽：位于窯頂，有圓形和方形兩種。以方形為例：高2.2m，內墻距窯壁的近點為0.35m。外墻長、寬均為2.2m。其墻厚度為0.4m(或0.37m)，其中留兩對進料口或一個進料口和一個排煙口。（8）煙囪拐道：是連接煙囪和爐帽的設施，其長短根據情況而定。要有一定的坡度，內部尺寸高0.8m，寬0.7m。出口高度要與煙囪下邊留的口吻合，距地面2.5-3m高。（9）煙囪：高度是窯體有效高的1.5-2倍。外壁向內傾斜3%。煙囪出口內徑不小于0.8-1m。
4、豎窯的高徑比窯的內徑是根據煅燒原料的性質、鍛燒溫度的高低、煅燒操作的靈活程度等因素確定的。窯的內徑大，產量高。但內徑太大，難于在全窯體橫截面上透氣性一致、煅燒均勻，窯內煅燒情況不易掌握。一般根據原料性質所需要的鍛燒溫度、產量要求及能量消耗等各種因素確定高徑比。所謂高徑比，就是以窯體的有效高度與窯體內徑之比，高徑比過大，意味著窯體過長，會增加空氣透過料層的流體阻力;高徑比過小，則窯體過短，熱交換來不及充分進行。因此，不適當的高徑比，無論過大或過小都會影響產品質量、產量及燃料消耗。目前，河南省礬土豎窯高徑比一般采用3.8-4.2，大不超過4.3。對于煅燒耐火級原料，高徑比可取上限4.2，對于煅燒研磨級原料，高徑比可取下限3.8。
5、豎窯內物料的運動方式1)在豎窯中物料與氣流呈逆向運動物料在豎窯中運動的原因有兩種：一種是由于物料在煅燒過程中的收縮而引起上層物料(預熱帶與鍛燒帶)的運動;另一種是由于下部物料的卸出而引起全窯物料的運動。因此，預熱帶上層的物料就包含了全部收縮運動與出料運動(而冷卻帶幾乎只有出料運動)。在混料窯中應當包括燃料燃盡所引起的收縮運動。2)豎窯中的空氣由窯底部鼓入或吸入，煙氣由上部經煙囪排出氣體在穿過散狀料層時，阻力損失很大，每米散狀料層阻力可達800-1000Pa。因此，研究豎窯內氣體運動，對于保證煅燒帶燃料燃燒所需空氣量的供應、氣體在窯斷面上的合理分布、降低氣體流動過程的阻力損失、保證豎窯產量、質量等方面都是有意義的。（1）豎窯產量與鼓風條件的關系：在豎窯斷面固定不變時，若空氣流量增加，則氣流速度加快;由于空氣量增多，燃料燃燒速度加快;同時，氣流與物料間對流換熱増強，從而加快了物料預熱、煅燒及冷卻過程，窯的產量、煅燒物料質量都可以提高。豎窯一般選用高壓離心式鼓風機或羅茨鼓風機。為減少動力消耗，在實際操作中應確定較為經濟合理的氣流速度。（2）豎窯斷面上的氣流分布：由于窯中物料堆積方式不同，將明顯影響氣體流動過程中的阻力損失。在靠近窯壁處，物料堆積與窯壁之間的孔隙率較物料之間堆積的孔隙率大，加之物料收縮造成環形縫隙，使氣流較易從周邊通過，即在窯的同一斷面上，周邊氣流的分配較中心處為多。由于氣流分配不均勻，致使物料在窯的同一斷面煅燒不均勻，這一現象稱為窯壁效應。由于斷面上的氣流不均勻分布，影響鍛燒帶物料在豎窯中的位置與形狀。例如，用固體燃料的混級料，由于氣流易于從周邊通過，周邊燃料就較早點燃，且燃燒速度較快;而中心由于流體阻力大，氣流不易通過，需較晚才能點燃，燃燒過程也進行得較緩慢，從而形成“碗狀”煅燒帶。隨著鼓風壓力的提高，空氣供應量充分，整個煅燒帶將向上移動，并相應縮短;但其周邊上火仍比中心處快，故仍呈“碗狀”。若窯內阻力很大，鼓風壓力低，空氣供給不足，則煅燒帶向下移動，并且拉長。這樣不僅降低了煅燒溫度，而且冷卻帶變短，影響物料的煅燒與冷卻。為克服上述現象，應増加周邊流體阻力，均衡窯斷面通風。為此，須進行合理布料，即將碎料布于周邊，以增加阻力，同時應減少周邊燃料量，以降低溫度。為了保證窯內氣體正常流動，并維持鍛燒帶所需空氣量，可采用三種不同的通風方式：一種為壓入通風，即用風機由窯底鼓入空氣，在窯內形成正壓;還有一種為抽出通風，由窯頂抽風，在窯內形成負壓;第三種為均衡通風，即由窯底進行鼓風，窯頂進行抽風，在窯內形成既有正壓區，又有負壓區，并在窯的一定高度處形成零壓面的壓力制度。一般機械化豎窯采用一種通風形式，而自然通風豎窯為二種方式。
6、豎窯中固體燃料燃燒的方法豎窯中，燃料燃燒放出的熱量除供原料燒結外，剩下的是窯襯散失熱量，煙氣帶走熱量，這些損失造成豎窯的熱效率不高(約50%)。豎窯中的燃料采用固體、液體、氣體三者均可。天然氣、重油常用于煅燒溫度較高的白云石或鎂砂豎窯;發生爐煤氣可用于煅燒溫度較低的石灰或粘土豎窯。但目前使用量廣泛的還是固體燃料(煤和焦炭)。1）固體燃料在豎窯中的燃燒方法固體燃料在豎窯中的燃燒方法主要有：窯內燃燒和窯外燃燒室進行燃燒兩種。前者又可分為燃料與原料分層交互裝料和混合裝料兩種。2）外火箱燃燒方式主要適用于溫度較低的粘土豎窯，其優點是：煤中的灰分不會污染原料，熟料的純度較高，尤其適用于灰分較多的煤。燃料加入豎窯中燃燒時同時傳熱給原料，這樣傳熱快、產量高、煤耗低、設備也較簡單。但這種燃燒方式對燃料有一定的要求：（1）煤的灰分含量應小于20%。灰分過高，一方面使熱值降低、污染原料、影響熟料的純度;同時易造成煉窯、結瘤現象。對鎂砂、白云石質的熟料要求燃料的灰分須低于13%。（2）煤的粒度控制甚為重要，它影響到燃料燃燒速度和燃燒帶的厚度。為了保證原料在鍛燒時的停留有足夠的時間，煤的粒度與原料的粒度(塊度)應有一定的比例。煤粒過小，燃燒時的高溫帶過分集中，高溫帶較短，生料在高溫帶的鍛燒時間短，原料的物理化學變化來不及完成，影響熟料的質量。同時，煅燒帶縮短，預熱帶相對增長，煅燒帶產生的CO2經預熱帶時還原為CO的比例增多，造成熱耗的加大。如果煤粒過大，則燃燒速度減慢，煅燒帶拉長，火力不集中，且使冷卻帶相應縮短，這樣造成原料煅燒和冷卻的質量欠佳。入窯燃料粒度要求：對于白云石、鎂砂豎窯，易燒結原料，燃料粒度25-40mm;難燒結原料，燃料粒度40-70mm或25-40mm。石灰豎窯：原料粒度30-70mm，燃料粒度13-25mm或25-40mm;原料粒度70-75mm，燃料粒度25-40mm。（3）燃料的揮發分應小于7%，以防止化學不完全燃燒的熱損失過大。燃料在外設燃燒室中進行燃燒，燃燒產生的煙氣通過窯壁火孔進入窯內。這種窯可以使用揮發分含量高的燃料。燃料灰分對原料的粘污也較混料式豎窯為輕，所以這種豎窯使用的燃料種類比較廣泛，亦可使用劣質煤。但由于部分熱量在燃燒室中散失，故其燃料消耗較混料式豎窯為高。此外，原料煅燒不夠均勻，窯中心部位易出現生料現象。為克服此現象，外設燃燒室豎窯一般砌成矩形截面，根據煙氣所能滲透的深度來確定矩形斷面寬度，以保證沿斷面均勻煅燒。